地鐵列車運行安全一直是地鐵安防的突破口，部分區(qū)域在嘗試該項目的實施過程中遇到了很多問題，并且使得投資失敗。本文將就地鐵列車運行監(jiān)控系統(tǒng)進行整體分析，并對功能模塊定位、最新研究成果及技術突破等方面進行闡述，希望可以給負責項目實施及項目長期定位的相關部門給與一些提示，并能夠呼喚更多人來參與并破解相關難題。
地鐵作為城市公共交通工具的一個重要組成部分，其安全性越來越受到國際社會的關注，但是由于地鐵列車車廂的獨特性以及其功能定位的特殊性，因此不能用傳統(tǒng)的眼光來破解地鐵列車車廂監(jiān)控系統(tǒng)這一難題。
關于地鐵列車車廂監(jiān)控系統(tǒng)，無論美國、英國、新加坡還是中國都處在嘗試階段，到目前為止還沒有一個國家宣稱已經(jīng)完全破解地鐵列車車廂監(jiān)控這一難題。
地鐵列車運行監(jiān)控現(xiàn)狀
目前在全國進行地鐵列車運行監(jiān)控系統(tǒng)功能測試的城市主要包括北京、上海、南京、深圳等。國際上新加坡、日本、英國等也在不斷嘗試，由于一些技術難題難以解決，因此目前各國均處于嘗試階段。
在目前嘗試的方案中發(fā)現(xiàn)：列車內(nèi)部安裝監(jiān)控系統(tǒng)是必須的，而且需求非常迫切；列車外部運行狀態(tài)需要遠程監(jiān)管并進行記錄也是列車運行遠程管理非常重要的一部分；列車內(nèi)部需要設置特殊事件緊急處理體系，并確保多個可執(zhí)行體系；列車內(nèi)部的環(huán)境探測非常重要，給顧客提供一個舒適的乘車環(huán)境并檢測車輛內(nèi)部的環(huán)境狀況；及時溝通，迫切需要建立列車——地面——中心幾方面的互動機制；需要建設一個各子系統(tǒng)集成的平臺，并可依據(jù)該平臺進行后期不斷擴容。
地鐵列車運行監(jiān)控難點
目前，環(huán)境探測的探測器、攝像頭、監(jiān)聽頭、開關量控制模塊、緊急通訊模塊等都已很成熟，但是地鐵列車作為一個運行的單元，同時還要可拆分，運行環(huán)境比較惡劣，因此傳輸問題是地鐵列車運行監(jiān)控實施的關鍵。
1.傳輸方式
地鐵列車運行傳輸有兩種方式，即有線傳輸和無線傳輸。無線傳輸方式基本上在多次測試中已經(jīng)廢止，一方面是網(wǎng)絡信號的覆蓋不到位問題，同時造價高以及信號的帶寬等問題；光纖和基帶傳輸方式基本上不可行，原因在于列車的震動干擾大以及維修麻煩。
目前剩下的模式也就是網(wǎng)絡方式和視頻復用模式，兩者的區(qū)別主要在于：網(wǎng)絡方式采用網(wǎng)絡視頻服務器方式，也就是說攝像頭信號首先通過壓縮和編碼轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，按照目前處理的情況來看，最高的圖像分辨率是D1格式，而以這種格式，如果是16路圖像同時傳送到存儲器，則數(shù)據(jù)量太龐大，即便是1000兆網(wǎng)絡也會受到很大的壓力。而視頻復用方式則由于采用視頻調(diào)制傳輸，故圖像清晰度非常高，而且線纜的帶寬要足夠支撐到100路信號的傳送。
目前網(wǎng)絡視頻服務器的技術狀態(tài)，圖像的實時性以及圖像的高保真特性很難保證，而作為安全防范很重要的技術特征則很難滿足。未來隨著壓縮技術的升級，如果要更換則需要更換的硬件部分很多。
視頻復用模式由于采用高清晰傳輸，故很容易升級和采用更新的編碼。關于兩者詳細區(qū)別請參考表1，不同地鐵線路可根據(jù)地鐵列車的需求準確定位，并選擇合適的技術。
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2.功能模塊
根據(jù)地鐵列車的特殊性，將地鐵列車運行安全監(jiān)管體系按照空間進行劃分，可以劃分為兩個部分，一方面是列車車廂作為一個單元的體系，另一方面是地面信息監(jiān)管體系，具體參考圖1-3。
3.信號傳輸?shù)奶攸c
關于信息傳輸有多種方式目前都在嘗試中，由于地鐵列車現(xiàn)場的環(huán)境復雜性，故已經(jīng)有大量方案確定不可行。但全世界都在積極嘗試和測試，希望可以找到一種好的解決方案。地鐵列車在傳輸上應該做到：
·采用柔性雙層屏蔽同軸電纜傳輸：除能有效避免干擾產(chǎn)生，同時也為線纜長時間在振動中不容易斷裂提供良好的基礎條件；
·采用優(yōu)質(zhì)鎖扣接頭連接設備：避免可能產(chǎn)生的接觸不良或者松脫；
·采用環(huán)通隔離連接方式，單點故障不影響其它信息的傳送；
·傳輸距離和老化考慮：本套設備傳輸距離按照整體100-600米設計考慮方案，本套系統(tǒng)的設計年限要考慮5-10年；
·維修考慮：每節(jié)車廂的設備應該相同，可進行設置，要求設備的更換性非常方便，在維護中單節(jié)車廂脫離或更換，只要線纜暢通，便可保證系統(tǒng)正常運作。
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地面信息監(jiān)管系統(tǒng)功能概述
參見圖4。
系統(tǒng)建設的多樣性
由于全國各地城市地鐵列車運行的定位各不相同，故在不同城市或應用領域地鐵列車運行體系具體實施過程中會有所差異，比如：
·某些城市的地鐵列車中沒有采用隔離門上下乘客，這個時候列車兩側的前后攝像頭就非常重要，目前采取的方式是每個車門口有一個乘務員，然后通過乘務員吹哨或者舉紅旗的方式來判定是否可以關門及開車，這種方式可以有效減少該類事項；
·某些城市的地鐵列車中可能存在列車車廂過于陳舊的問題，對于本問題由于本系統(tǒng)采用單根電纜傳輸，同時備用一根緊急電纜故列車改造起來非常方便，所有涉及本部分的取電也采用列車車頭控制室集中供電方式故改造起來也比較方便；
·對于北京等特大城市，由于地鐵承擔著大量上班族的交通任務，故出現(xiàn)運力過于集中的問題，這時候采用更加先進的設備將更好的提升運力，并保障安全。
由于本系統(tǒng)采用的是以安全為基礎的設計理念，故只有根據(jù)客戶具體情況來進行分析，不過其差異不明顯。
系統(tǒng)建設方案
本套系統(tǒng)整體來說非常龐大，到目前為止，沒有比較完善的整套解決方案，如何分階段實施，并保證其投資的有效性和探討性，因此我們建議采取分段實施方式，大概建議按照如下步驟實施：
1.列車車內(nèi)監(jiān)控信號的鋪設和傳輸
由于列車車廂內(nèi)部的情況為第一線數(shù)據(jù)，也是非常重要的原始資料，故首先針對列車車廂內(nèi)部的監(jiān)控信號進行采集和傳輸，建議將信息傳輸?shù)搅熊囓囶^駕駛室內(nèi)，這樣可以完成副駕駛的現(xiàn)場監(jiān)視，同時通過DVR等備份方案可以保留長期的數(shù)據(jù)；在這個階段面臨的重點技術在于：
·攝像頭的數(shù)量和視場角度；
·攝像頭的具體參數(shù)：廣角、照度、自動聚焦、體積大??；
·內(nèi)部的線纜鋪設規(guī)則；
·供電選擇與標準接口設計；
·列車車頭攝像頭的安裝與測試；
·本階段大概的實施時間約為3-12個月。
2.建設列車信息與地面信息的交互平臺
·可以在列車行駛的關鍵位置以及車站設立信息交互平臺，方便遠程信息的調(diào)用以及平臺軟件的設計與建設；
·本階段的大概實施時間在第一過程完畢后的１２個月左右；
·期間建議成立專門的技術隊伍協(xié)同企業(yè)共同攻堅，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，并形成試點工程，否則盲目上馬，可能會導致大量的惡性隱患的產(chǎn)生。
實施過程中建議尋找專業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)廠家合作，因為這類廠家可提供詳細的解決方案并可根據(jù)具體情況進行底層技術開發(fā)。
關于投資失敗問題
目前根據(jù)全國各地使用的情況來看，地鐵列車運行監(jiān)控系統(tǒng)投資失敗的比例比較高，如何處理在升級過程中所出現(xiàn)的可能的投資失敗問題，主要存在如下問題：
·沒有系統(tǒng)性的看待這個問題，而是以點帶面，盲人摸象；
·盲目相信全數(shù)字化的概念，采用了不合適的傳輸方式，例如有些區(qū)域采用千兆以太網(wǎng)絡，結果列車不動則可，一旦列車運行起來則導致信號丟包嚴重，效果得不到保證；
·實施人員沒有和廠家形成團隊，由于列車是一個特殊的場所和應用，故必須由多方來構建一個研究機構，對于項目的功能、技術、安裝、維護等多方面提出詳細的解決方案和實施步驟。
如果底層問題處理不好，那么高一個層面的升級問題則更大，故地基一定要扎實。
對參與者的建議和要求
地鐵列車運行監(jiān)控系統(tǒng)并非一個靜止的系統(tǒng)，而且所涉及的部分非常復雜，故一般的產(chǎn)品設計者和系統(tǒng)集成商及工程商如果不能長時間摸索和現(xiàn)場測試，則很難做到該系統(tǒng)的準確把握。故建議如果真的希望介入本行業(yè)，首先要對于現(xiàn)場非常熟悉，并進行認真體會和規(guī)劃，及進行準確多次測試。
系統(tǒng)的可升級性
技術在不斷發(fā)展，故一套系統(tǒng)的確定必須考慮其可升級特性，由于以下幾個原因，使得本套系統(tǒng)的升級非常方便。
·圖像高清晰：要求傳輸?shù)介L期存儲設備的圖像指標達到400線以上，適應當前的壓縮方式H.264，清晰度D1，以及未來可能的更加清晰的壓縮方式；
·設備接駁的考慮：從目前人臉識別系統(tǒng)的發(fā)展來看，很快針對人流量非常大的地鐵部分也將要與人臉識別系統(tǒng)駁接，如果圖像不清晰，則很難保證人臉識別系統(tǒng)的準確性和可靠性。另外第二代身份證的推廣內(nèi)置射頻芯片，未來可以與身份證或者一卡通等進行駁接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速疊加或者與公安系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)考慮；
·攝像頭添加的考慮：未來可能需要無人駕駛等方面的需求，故可能考慮攝像頭的數(shù)量會越來越多，無死角監(jiān)控的要求也會越來越高，要求設計時最多可添加16個攝像頭；
·與廣告系統(tǒng)的駁接或者與求助系統(tǒng)等的駁接：本條線纜未來還有很大的可擴充余地，比如可以實現(xiàn)廣告信息系統(tǒng)的播出，站牌的指示、快速求助溝通、控制數(shù)據(jù)接口等的連接；
·無線聯(lián)網(wǎng)的升級：目前設備可以連接CDMA或者GPRS手機平臺網(wǎng)絡，也可以連接站臺寬帶無線下載模塊，隨著未來有可能推進的3G或者4G平臺，這套系統(tǒng)應有非常良好的接口可供遠程安全調(diào)用信息；
·二次開發(fā)考慮：本套系統(tǒng)應提供給地鐵系統(tǒng)更多的可開發(fā)空間，可根據(jù)發(fā)展和需要繼續(xù)二次開發(fā)或者與其他數(shù)據(jù)庫索引，完成未來的無人駕駛或者風險評估機制。
應急事件的處理方案
由于地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅完成日常的管理需要，同時為預防恐怖襲擊或者發(fā)生恐怖襲擊事件后的調(diào)查提供詳盡的材料，故同時考慮如下方面的設計：
·監(jiān)聽的介入：每節(jié)車廂在傳輸多路視頻圖像的同時，應有一路高靈敏度的聲音同步采集，這樣如果發(fā)生問題，便可以回放現(xiàn)場的聲音，從而給偵查提供相貌體征和聲音特征，另外也可以通過現(xiàn)場的聲音判斷當時的情況；
·列車駕駛室內(nèi)的圖像和聲音：可以對列車駕駛室內(nèi)的圖像和聲音同時記錄，這樣可以通過列車駕駛人員的狀態(tài)以及當時的反應判斷當時的情況，同時也可判斷是否有違規(guī)操作；
·列車車頭攝像頭：列車車頭也需要安裝攝像頭，可以有效觀看列車車頭前面的狀況，并可確定是否有人員跳入軌道或者在軌道上有爆炸物品等情況。
從防恐怖襲擊方面主要是考慮事后的快速調(diào)查部分，由于有長時間的錄影材料作為記錄，可以非常方便調(diào)查小組在短時間之內(nèi)獲得有效數(shù)據(jù)。
上述內(nèi)容應為地鐵列車車廂監(jiān)控系統(tǒng)應該考慮的必備功能部分。只有將上述內(nèi)容準確定位才能知道地鐵列車運行應該研究的方向并明確需求，否則就是不明白所求而盲目投資。
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